CN111828842A - 一种油气田压力能回收发电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种油气田压力能回收发电装置，包括高压天然气进口；所述高压天然气进口连通至集气管道，集气管道连通有多个工作罐和至少一个膨胀罐，且工作罐和膨胀罐之间相互连通，有多个单向的进气阀和排气阀安装在工作罐和膨胀罐的进出管路上使得气体在工作罐和膨胀罐之间构成单向循环；有回水管连通多个工作罐底部，回水管中段安装水轮机。本发明在实践中便于采用多组并联的方式，以交替循环的工作方式保证井口天然气持续稳定的输送；高压天然气的降压主要在气体膨胀罐中实现，在气体膨胀罐中膨胀后，可以有效降低高压天然气的压力满足天然气集气管网的压力要求。
Description
技术领域
本发明涉及一种油气田压力能回收发电装置。
背景技术
天然气开采一般采用自喷方式，采气树的井底压力通常在20MPa-100MPa，井口压力通常在20MPa—70MPa。而集气管网天然气压力要远低于井口天然气压力，为此，通常在井口或井下安装节流降压装置，将气井天然气压力节流降压至安全的集气管网压力。在天然气节流降压处理过程中，为了防止因温度降低而造成天然气水合物的形成和冰堵现象的产生，通常需要对其进行加热处理，处理的方式通常是采用水套加热炉加热，再经节流阀降压。
从天然气开采处理的工艺上来说，第一，节流降压让70％—80％的井口天然气压力能做无用功消耗了；第二，采用的节流降压阀由于井口天然气本身带有的泥沙和腐蚀物质加剧了其本身的损耗，而节流降压阀的价格约为几十万一个，在天然气开采过程中每一个月就要换一次，使开采成本居高不下；第三，为了防止在节流降压过程中形成冰堵和预防水合物的形成，又需要燃烧一部分天然气进行加热处理，造成天然气的浪费。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供了一种油气田压力能回收发电装置，该油气田压力能回收发电装置可用于天然气开采过程中的压力能回收，具有压力能回收发电、减少天然气损耗和节流降压三大功能。
本发明通过以下技术方案得以实现。
本发明提供的一种油气田压力能回收发电装置，包括高压天然气进口；所述高压天然气进口连通至集气管道，集气管道连通有多个工作罐和至少一个膨胀罐，且工作罐和膨胀罐之间相互连通，有多个单向的进气阀和排气阀安装在工作罐和膨胀罐的进出管路上使得气体在工作罐和膨胀罐之间构成单向循环；有回水管连通多个工作罐底部，回水管中段安装水轮机。
所述回水管前段连通至工作罐的管路支路上安装排水阀，使得回水管前段构成工作罐至水轮机的单向流通。
所述回水管后端连通至工作罐的管路支路上安装回水阀，使得回水管后段构成水轮机至工作罐的单向流通。
所述集气管道旁路还有并行的排气管道，排气管道为低气压输出管路。
所述集气管道为管路总路，向工作罐和膨胀罐以支路连通；进气阀安装位构成集气管道至工作罐的单向流通管路，排气阀安装位构成工作罐至膨胀罐、集气管道向排气管道的单向流通管路。
所述回水管还连通有储水罐。
所述工作罐内有活塞分隔气体区域和液体区域。
所述膨胀罐内有活塞分隔两个气体区域。
所述高压天然气进口的后级、集气管路前级安装有过滤系统。
本发明的有益效果在于：在实践中便于采用多组并联的方式，以交替循环的工作方式保证井口天然气持续稳定的输送；高压天然气的降压主要在气体膨胀罐中实现，在气体膨胀罐中膨胀后，可以有效降低高压天然气的压力满足天然气集气管网的压力要求；取代了传统的节流降压阀，降低开采成本；高压天然气直接进入进行节流降压，而不需要传统的节流降压装置，降低了开采成本；增加天然气开采量，高压气体循环流动工作，本身就会升温，抵消了气体膨胀的温降效应，不需要传统的水浴加热法对天然气进行加热，减少了天然气的消耗；可将天然气的动能和压力能转化为电能输出，用于油气田的日常用电，降低其对外界电能的需求。
附图说明
图1是本发明一种实施方式的连接示意图。
图中：1-高压天然气进口，2-过滤系统，3-第一进气阀，4-活塞，5-第一工作罐，6-第一回水阀，7-第一排水阀，8-气体膨胀罐，9-第二工作罐，10-第二回水阀，11-第二排水阀，12-水轮机，13-发电机，14-储水罐，15-第二进气阀，16-第四排气阀，17-第三排气阀，18-第二排气阀，19-第一排气阀。
具体实施方式
下面进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示的一种油气田压力能回收发电装置，包括高压天然气进口1；高压天然气进口1连通至集气管道，集气管道连通有多个工作罐和至少一个膨胀罐，且工作罐和膨胀罐之间相互连通，有多个单向的进气阀和排气阀安装在工作罐和膨胀罐的进出管路上使得气体在工作罐和膨胀罐之间构成单向循环；有回水管连通多个工作罐底部，回水管中段安装水轮机12。
回水管前段连通至工作罐的管路支路上安装排水阀，使得回水管前段构成工作罐至水轮机12的单向流通。
回水管后端连通至工作罐的管路支路上安装回水阀，使得回水管后段构成水轮机12至工作罐的单向流通。
集气管道旁路还有并行的排气管道，排气管道为低气压输出管路。
集气管道为管路总路，向工作罐和膨胀罐以支路连通；进气阀安装位构成集气管道至工作罐的单向流通管路，排气阀安装位构成工作罐至膨胀罐、集气管道向排气管道的单向流通管路。
回水管还连通有储水罐14。
工作罐内有活塞4分隔气体区域和液体区域。
膨胀罐内有活塞4分隔两个气体区域。
高压天然气进口1的后级、集气管路前级安装有过滤系统2。
实施例1
采用上述方案，如图1所示，工作罐为两个，分别为第一工作罐5和第二工作罐9；进气阀对应工作罐数量也为两个，分别是第一进气阀3、第二进气阀15；回水阀对应工作罐数量为两个，分别是第一回水阀6、第二回水阀10；排水阀对应工作罐数量为两个，分别是第一排水阀7、第二排水阀11；膨胀罐为一个即气体膨胀罐8，排气阀为四个，分别是第一排气阀19、第二排气阀18、第三排气阀17、第四排气阀16。水轮机12动力输出于发电机13。
具体工作流程如下：
A：打开第一回水阀6，第一排气阀19和第二排气阀15，储水罐14的水进入第一工作罐5，水充满第一工作罐5后，关闭第一回水阀6、第一排气阀19和第二排气阀15(工作原理在于：使第一工作罐5充水、第二工作罐9充气)；
B：打开第一进气阀3、第一排水阀7、第二回水阀10，第四排气阀16、第三排气阀17，气体进入第一工作罐5，将水排出，冲击水轮12机发电后，流入回水管，进入第二工作罐9，第一工作罐5排完时水充满第二工作罐9(工作原理在于：使第二工作罐9充水、第一工作罐5充气，水在气压下通过回水管带动水轮机12)；
C：第一工作罐5排完水时，关闭第一进气阀3、第一排水阀7、第二回水阀10，打开第一排气阀19，第一工作罐5内的气体膨胀到气体膨胀罐8内(工作原理在于：使第一工作罐5和气体膨胀罐8均充气)。
D：打开第二进气阀15、第二排水阀11、第一回水阀6、第一排气阀19、第二排气阀18，气体进入第二工作罐9，将水排出，冲击水轮机发电后，流入回水管，进入第一工作罐5，将第一工作罐5内的气体排出到集气管路中；第二工作罐9排完后，关闭第二进气阀15、第二排水阀11、第一回水阀6、第一排气阀19、第二排气阀18(工作原理在于：使第一工作罐5充水、第二工作罐9充气，水在气压下通过回水管带动水轮机12)。
E：打开第四排气阀16、第二排气阀18，第二工作罐9内气体膨胀到气体膨胀罐8，将气体膨胀罐8内的气体排出到集气管路中；气体膨胀罐8内的气体排完时，关闭第四排气阀16、第二排气阀18(工作原理在于：使第二工作罐9和气体膨胀罐8内气压调平，准备下一工作循环)，至此本发明完成一个工作循环。
由此，若多组本发明的实现方案交替循环工作，随后几组工作流程与上述相同，多组交替重叠工作，可保证整体输气过程的连续稳定，同时有效利用气体多余动力实现发电。
由上述可见，本发明在具体实施时，并不局限于两个工作罐和一个膨胀罐，其具体数量可以根据实际需求设置，其中工作罐主要起到气压带动液压、液压带动水轮机发电的作用，而膨胀罐则主要起到中间缓冲以及降压的作用。
Claims (9)
1.一种油气田压力能回收发电装置，包括高压天然气进口(1)，其特征在于：所述高压天然气进口(1)连通至集气管道，集气管道连通有多个工作罐和至少一个膨胀罐，且工作罐和膨胀罐之间相互连通，有多个单向的进气阀和排气阀安装在工作罐和膨胀罐的进出管路上使得气体在工作罐和膨胀罐之间构成单向循环；有回水管连通多个工作罐底部，回水管中段安装水轮机(12)。
2.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述回水管前段连通至工作罐的管路支路上安装排水阀，使得回水管前段构成工作罐至水轮机(12)的单向流通。
3.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述回水管后端连通至工作罐的管路支路上安装回水阀，使得回水管后段构成水轮机(12)至工作罐的单向流通。
4.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述集气管道旁路还有并行的排气管道，排气管道为低气压输出管路。
5.如权利要求4所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述集气管道为管路总路，向工作罐和膨胀罐以支路连通；进气阀安装位构成集气管道至工作罐的单向流通管路，排气阀安装位构成工作罐至膨胀罐、集气管道向排气管道的单向流通管路。
6.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述回水管还连通有储水罐(14)。
7.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述工作罐内有活塞(4)分隔气体区域和液体区域。
8.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述膨胀罐内有活塞(4)分隔两个气体区域。
9.如权利要求1所述的油气田压力能回收发电装置，其特征在于：所述高压天然气进口(1)的后级、集气管路前级安装有过滤系统(2)。
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